CN102691551A - 校正对存储在选择性催化还原系统内nh3的估算的方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种校正对存储在选择性催化还原系统(SCR)内NH₃的估算的方法。在一个示例中，从NOx传感器输出确定SCR的效率，并且基于SCR的效率校正NH₃的估算量。至少在某些工况期间，通过改善估算的NH₃存储水平可减少发动机的排放。

Description

校正对存储在选择性催化还原系统内NH3的估算的方法

【技术领域】

本发明涉及校正对存储在选择性催化还原系统内NH₃的估算的方法

【背景技术】

可通过车辆排气系统中的选择性催化还原系统(SCR，selectivereduction catalyst)处理发动机排气中包含的氮氧化物(例如NOx)，以形成N2和H2O。SCR可和还原剂(例如氨(NH₃))配合以还原NOx。但是，如果SCR中存在不足量的NH₃，穿过SCR的NOx量比期望的高。从另一方面讲，如果过量的NH₃引导至SCR，NH₃会穿过SCR而泄漏(slip)。由于SCR具有很大表面积，难以感应存储在SCR中的NH₃量。所以，希望能估算SCR内NH₃的存储量。一旦估算了存储在SCR内的NH₃量，可基于存储在SCR中的NH₃量采取控制行为(例如调整喷射至排气系统的NH₃量)。但是，当存储在SCR中的NH₃的估算量与其实际的量偏离超过阈值量时，可能不会执行控制行为。

【发明内容】

本发明的发明人意识到上述缺陷并且开发了校正对存储在选择性催化还原系统内NH₃的估算的方法。在一个示例中，响应于NH₃泄漏的指示该方法校正存储在SCR内的NH₃的估算量。NH₃泄漏的指示可通过位于SCR下游的传感器提供(例如传感器根据排气流的方向位于SCR的下游)。可替代地，响应于SCR效率可校正SCR内NH₃的估算存储量。

通过校正SCR内NH₃的估算存储量，可改善SCR的转化效率。例如，如果改善了估算的SCR内NH₃的存储量，在NOx或NH₃穿过SCR泄漏之前可开始或停止向排气系统喷入NH₃。具体地，如果存储在SCR内的NH₃的估算量低，可开始和/或增加喷入NH₃。如果存储在SCR内的NH₃的估算量高，可停止和/或减小向排气系统喷射NH₃。结果，较少的NH₃或NOx可穿过SCR而泄漏。

根据本发明的一个实施例，进一步包括估算和感应发动机原料气中的NOx，并且进一步包括响应于NOx泄漏穿过SCR调整给SCR运送的NH₃量。

根据本发明的一个实施例，SCR的效率基于发动机原料气中的NOx和位于排气系统内SCR下游位置的NOx传感器输出之间的差异。

根据本发明的一个实施例，不存在NH₃泄漏的指示基于发动机原料气中的NOx和位于排气系统内SCR下游位置的NOx传感器输出之间的差异超过阈值水平。

根据本发明的一个实施例，在选择的SCR工况期间执行响应于不存在来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示而对SCR内NH₃的估算存储量的校正。

根据本发明的一个实施例，响应于不存在来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示而将SCR内NH₃的估算存储量调整至减小的NH₃估算量。

根据本发明的一个实施例，没有NH₃专用传感器时，响应于不存在来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示而将SCR内NH₃的估算存储量调整至减小的NH₃估算量。

根据本发明，提供一种存储在SCR内NH3的估算校正方法，包括：估算SCR内的NH₃存储量；响应于NH₃泄漏的指示校正SCR内NH₃的估算存储量，通过一个或多个NOx传感器提供NH₃的指示；以及响应于校正的SCR内的NH₃存储量而调整给SCR喷射的NH₃量。

根据本发明的一个实施例，响应于NH₃的估算量减小而减小给SCR喷射的NH₃量，并且基于探测器校正NH₃的估算量。

根据本发明的一个实施例，探测器包括基于NH₃泄漏数量的增益。

根据本发明的一个实施例，探测器的输出基于期望的NH₃存储量，期望的NH₃存储量基于SCR的效率。

本发明可提供数个优点。具体地，由于可在NH₃穿过SCR泄漏之前停止喷射NH₃，该方法可减少NH₃的消耗。因此，车辆驾驶员可能够减少补给NH₃供应箱的次数。此外，由于可在发生较高水平的NOx泄漏之前增加SCR的NH₃供应以便减小排放到大气中的NOx量，可减少发动机NOx和NH₃的排放。类似地，可在发生较高水平的NH₃泄漏之前减少供应至SCR的NH₃以便减小排放到大气中的NH₃量。

单独或结合附图阅读下面的具体实施方式，本发明的上述优点和其它优点以及特征将变得显而易见。

应理解，上述概要提供用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特征，所要求保护的主题的范围仅由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的确定的实施方式。

【附图说明】

图1显示了发动机的示意图；

图2显示了SCR控制系统示例图的框图；

图3A-3B显示了用于校正NH₃存储量的预想示例数据；

图4显示了通过存储模型确定的SCR内NH₃的存储量；

图5显示了响应于SCR的低效率而以NH₃存储模型估算NH₃存储量的流程图；以及

图6显示了用于给SCR供应NH₃的控制器的框图。

【具体实施方式】

当前的描述涉及给SCR供应NH₃。根据本发明的一个方面，描述了通过探测器(observer)校正SCR内NH₃的估算存储量。图1显示了具有用于还原NOx的SCR的示例发动机系统。图2显示了基于SCR的NOx还原系统的示例框图。图3A和3B显示了具有探测器用于校正SCR内NH₃估算存储量的系统的相关预想信号。图4-6显示了可单独或组合使用的用于校正SCR内存储的NH₃的估算存储量的方法的流程图。图7显示了用于调整供应至SCR的NH₃量的控制器的框图。

参考图1，包括多个汽缸(图1中显示了其中的一个汽缸)的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括带有位于其中并连接至曲轴40的活塞36的燃烧室30和汽缸壁32。燃烧室30显示为通过各自的进气门52、排气门54和进气歧管44、排气歧管48连通。各个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。气凸轮传感器55可确定进气凸轮51的位置。排气凸轮传感器57可确定排气凸轮53的位置。

燃料喷射器66显示为设置以直接将燃料喷射到汽缸30内，本领域内技术人员称之为直接喷射(direct injection)。燃料喷射器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地传输液体燃料。燃料通过燃料系统(未示出)运送到燃料喷射器66，所述燃料喷射器包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)。可通过改变调节至燃料泵(未示出)的流量的位置阀调整通过燃料系统运送的燃料压力。此外，计量阀可位于燃料导轨中或附近用于关闭燃料环路控制。从响应于控制器12的驱动器68向燃料喷射器66提供运转电流。

进气歧管44显示为和可选的电子节气门62连通，所述电子节气门通过调整节流板64的位置来控制来自进气增压室46的空气流。压缩机162从空气进气道吸取空气提供给增压室46。排气驱动通过轴161和压缩机162相连的涡轮164。

当燃料随活塞接近上止点压缩冲程而自动点燃时，在燃料室30中开始燃烧。在一些示例中，通用或宽域排气氧(UEGO)传感器(未显示)可在NOx传感器126附近连接至排放装置70上游的排气歧管48。在其它示例中，可省略NOx传感器126并且在其位置安装氧传感器。在其它示例中，第二UEGO传感器可位于一个或多个排气后处理装置的下游。在当前的示例中，第二NOx传感器128设置在排放控制装置的下游。

排气装置70显示为设置在发动机排气系统中涡轮增压器涡轮164的下游。在一个示例中，排放装置70可包括微粒过滤器和氧化催化剂砖(oxidationcatalyst bricks)。可替代的，排放装置70可配置为SCR。如果排放装置70配置为SCR，NOx传感器128可移动至排放装置70和排放装置72之间。排放装置72显示为位于排放装置70的下游(沿排气流的方向)，并且当排放装置70配置为微粒过滤器或氧化催化剂时排放装置72配置为SCR。当排放装置72是SCR时，NOx传感器128显示为位于排放装置72的下游。在替代的示例中，排放装置70和72以及NOx传感器128可位于涡轮164的上游。NH₃(尿素)喷射器75显示为位于排放控制装置72的上游。当排放控制装置70配置为SCR时，NH₃喷射器128可位于排放控制装置70的上游。NH₃喷射器通过泵和NH₃存储箱(未示出)给排放装置72提供液态NH₃。给排放装置72提供液态NH₃使得促进NH₃的汽化。

应指出，传感器126和128具有对NOx和NH₃的交叉感应能力(cross-sensitivity)。所以，当存在NOx和NH₃时，NOx传感器的单一输出反应了NOx和NH₃的组合浓度。此外，在一些示例中，NOx传感器128可由选择性NH₃传感器替代或作为补充。例如，可用只探测NH₃的传感器代替NOx传感器128。

图1中控制器12显示为常见的微型计算机，包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常见的数据总线。控制器12显示为接收来自和发动机10相连的传感器的各种信号，除了上文讨论的那些信号，还包括：来自和冷却套筒114相连的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；和加速踏板130相连的用于感应通过脚132调整的加速踏板位置的位置传感器134的信号；来自和增压室46相连压力传感器122的增压压力测量值；来自和进气歧管44相连的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)测量值；来自和进气歧管44相连的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)测量值；来自感应曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器信号；来自传感器120(例如热线式空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；来自传感器58的节气门位置的测量值。也可感应大气压力(传感器未示出)用于由控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每个旋转时产生预订数目的间隔相等的脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。

在一些实施例中，在混合动力汽车上发动机可连接至电动马达/电池系统。混合动力汽车可包括并联结构、串联结构，或其变型或组合。

在运转期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四行程循环：循环包括进气行程、压缩行程、膨胀行程和排气行程。在进气行程中，通常排气门54关闭且进气门52打开。空气通过进气歧管44流入燃烧室30，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36接近汽缸的底部并且在其行程的终点时(例如当燃烧室30处于最大容积时)所处的位置称为下止点(BDC)。在压缩行程中，进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸的顶部运动以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员将活塞36处于其行程的终点并且接近汽缸的顶部时(例如当燃烧室30处于最小容积时)所处的位置称为上止点(TDC)。

在一些示例中，单个汽缸循环期间可向汽缸多次喷射燃料。在下文称为点火的过程中，通过压缩点火或其它已知的点火装置(例如火花塞，未显示)点燃喷射的燃料致使燃烧。在下文称为点火的过程中，通过压缩燃烧或已知的点火装置(例如火花塞，未显示)点燃喷射的燃料致使燃烧。在膨胀行程中，膨胀的气体将活塞36推回至下止点。曲轴40将活塞的运动转换为旋转轴的扭力矩。最后，在排气过程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞回到上止点。需要指出的是上文仅描述为实施例，并且进气门、排气门的打开和/或关闭时间可以改变，例如以提供气门正重叠或气门负重叠、推迟进气门关闭，或各种其它的实施例。此外，在一些示例中可使用二冲程循环而不是四冲程循环。

现在参考图2，显示了SCR控制系统示例的框图。发动机10通过排气管210给SCR72供应排气。将发动机工况、喷射给SCR的NH₃量、来自探测器204的校正参数和SCR的工况输入至NH₃存储模型202。如图6更详细地解释的，NH₃存储模型将SCR72内的NH₃估算量输出至探测器204和NH₃控制系统206。NH₃控制系统206基于来自NH₃存储模型和发动机的输入提供电子信号以运转NH₃喷射器75。探测器204接收来自NOx传感器126、128以及NH₃存储模型202的输入，以确定NH₃存储模型202中NH₃存储量进行校正的正时和量。可替代地，模型可取代NOx传感器。探测器204以图5中所述方法运转。

现在参考图3A，显示了用于校正NH₃存储量的预想示例数据。具体地，显示了来自位于SCR上游和下游的NOx传感器的输出信号。曲线302表示位于SCR上游的NOx传感器的信号。在一个示例中，上游的NOx传感器的信号表示发动机原料气的NOx浓度。曲线304表示来自位于SCR下游的NOx传感器的信号。在一个示例中，本发明认识到当下游NOx传感器的输出比上游NOx传感器的输出大时导致SCR的负效率并且确定SCR中的NH₃已经泄漏。基于NH₃泄漏的信息，可确定存储在SCR中的NH₃处于SCR的阈值存储能力(TSC，threshold storage capacity)(例如SCR能存储的NH₃量)。这样，可确定存储在SCR中的NH₃量比TSC水平高或者和TSC水平相等。相应地，在这样的工况期间可根据NH₃存储模型更新SCR中NH₃的存储量。曲线306反映了SCR运转期间何时更新NH₃存储模型时的正时。具体地，曲线306处于高水平指示的时间表示确定的NH₃存储量处于TSC水平的时间。曲线306是下游NOx传感器的输出比上游NOx传感器的输出高的时间。所以，在此期间可将通过NH₃存储模型确定的估算的要存储在SCR中的NH₃量更新至TSC或其一部分。

现在参考图3B，显示了通过NH₃存储模型和高存储探测器(high storageobserver)确定的SCR内的NH₃存储量的预想示例。曲线310表示TSC的参考存储值。TSC曲线随氨的浓度和SCR砖的温度而改变。曲线312表示根据模型计算的SCR内的NH₃存储量。从模型计算的NH₃存储水平基于具体的催化剂模型，并且探测的存储模型(observed storage model)为在适合基于探测器的校正的工况下(如下文讨论)参考TSC的计算值。曲线306为与图3A中所示相同的信号，并且它代表基于NH₃泄漏(例如NH₃穿过SCR)的确定将通过NH₃存储模型估算的SCR中的NH₃量更新至TSC的时间。

图3B的图表中大约第250秒处，在修正的时间将估算的SCR中的NH₃存储量修正至TSC水平。因此，从SCR的NH₃存储模型确定的NH₃水平显示出类似于阶跃变化的变化。阶跃变化在时间上从信号306首先变高并指示可更新SCR的NH₃存储模型的NH₃水平的时间有所迟延。在一些示例中，时间迟延是低通过滤信号306的结果。在其它示例中，在SCR的NH₃模型中NH₃量更新之前信号306可能需要预定量的时间处于高态。在这个示例中，在单个时间将通过SCR的NH₃存储基本模型确定的NH₃存储量更新至TSC水平。在一个示例中，将SCR的NH₃存储模型的NH₃水平更新至TSC的期间需要预定的时间量。例如，如果将SCR的NH₃存储模型的NH₃水平更新至TSC水平，在预先确定的时间段(例如300秒)内不再次更新SCR的NH₃存储模型的NH₃水平。

以这种方式，当检测到氨泄漏时，可将通过SCR的NH₃存储模型确定的NH₃水平更新至TSC水平。这样，可将SCR的NH₃存储模型的输出调整至期望的NH₃存储量。

现在参考图4，显示了通过NH₃存储模型和低存储探测器(low storageobserver)确定的SCR内NH₃的存储量的预想示例。曲线402表示通过NH₃存储模型确定的SCR内NH₃的存储值。曲线404表示低效率时的参考存储量。曲线408表示从NOx泄漏确定的低效率标志。这样，当SCR显示为低效率并且没有检测到NH₃泄漏时，可减少SCR内的NH₃估算存储量以便反映SCR内存储的NH₃的修正量。

需要指出，当通过曲线408表示的低效率标记指示低SCR效率工况时，SCR内存储的NH₃估算量变换到较低的NH₃量。

所以，取决于NH₃泄漏或NOx泄漏的探测，可上调或下调SCR的NOx存储模型的输出。

现在参考图5，显示了响应于SCR低效率而校正NH₃存储模型中估算的NH₃存储量的流程图。例如，可通过图1中控制器10中存储的指令执行图5中的方法。

在502中，方法500确定SCR的工况。在一个示例中，SCR的工况可包括SCR的温度、流入SCR的NOx的浓度和流速以及流出SCR的NOx的浓度和流速。流入和流出SCR的NOx的浓度可通过对NH₃具备交叉感应能力的NOx传感器确定。确定SCR的工况之后，方法500前进至504。

在504中，方法500判断发动机排气系统中SCR的效率是否比预先确定的水平低。在一个示例中，SCR的效率可基于位于排气系统中SCR上游(沿排气流动的方向)的NOx传感器的输出和位于排气系统中SCR下游的NOx传感器的输出确定。在一个示例中，SCR的效率可根据以下的方程式确定：

$\mathrm{\η}=1-\frac{C_{\mathrm{NOx}}^{\mathrm{TP}}+{\mathrm{\αC}}_{\mathrm{NH}3}^{\mathrm{TP}}}{C_{\mathrm{NOx}}^{\mathrm{FG}}}$

其中，η表示SCR的效率，

是排气尾管中NOx的浓度(即SCR的下游)，

是通过排气尾管NOx传感器或NH₃传感器测量的排气尾管中NH₃浓度，

是原料气中的NOx浓度。应指出，感应NOx和NH₃的下游NOx传感器提供包括NOx浓度和NH₃浓度的输出。在一些示例中，可通过低通滤波器处理SCR效率，以便SCR效率的信号慢下来。可根据SCR的工况调整低通滤波器的时间常数。在其它示例中，在方法500前进之前SCR效率可能必须在预定量时间内是负的并且有足够的大小(例如小于-0.2)。在替代的示例中，可用代表NOx浓度的NOx模型的输出代替上游的NOx传感器的输出。如果SCR的效率比预先确定的水平或值低，方法500前进至506。在一个示例中，预先确定的SCR效率为小于零的值。否则，方法500退出。

在506中，方法500判断排气系统中SCR下游的位置处是否存在NH₃泄漏。在一个示例中，当SCR的效率小于零时，可确定存在NH₃泄漏。当SCR效率基于能交叉感应NOx和NH₃的NOx传感器输出时，SCR的效率可能小于零。还可经由交叉感应NOx的NOx传感器通过低通过滤下游NOx传感器和下游NOx传感器(或模型)的输出浓度确定NH₃泄漏。在一个示例中，如果下游NOx传感器的低通NOx浓度减去上游NOx传感器的低通NOx浓度、或者模型减去阈值原料气的NOx浓度比零大，可确定存在NH₃泄漏。如果方法500确定存在了NOx泄漏，方法500前进至508。否则，方法500前进至512。

在一些示例中，可通过NOx原料气的估算和沿排气流动的方向位于SCR下游的NOx传感器提供对NH₃或NOx泄漏的确定。在一个示例中，方法卷积来自位于SCR上游的NOx传感器和位于SCR下游的NOx传感器的信号或者卷积与其相关的信号。可对来自上游和下游NOx传感器的信号执行卷积ΔF-*ΔTP。其中ΔF-是当NOx传感器的输出衰退时上游NOx传感器或者原料气NOx传感器输出的前向差分，并且ΔTP是下游NOx传感器或者排气管NOx传感器输出的前向差分。

在可替代的示例中，可通过基于卷积的衡量标准而确定NH₃或NOx的泄漏以提升NH₃或NOx预测准确度。衡量标准通过下面的方程式形成：

$\frac{\mathrm{dM}}{\mathrm{dt}}=(c_1{\mathrm{\Π}}_{\mathrm{\ΔF}}\×\mathrm{\ΔTP})-(c_2\×|{\mathrm{\Π}}_{\mathrm{\η}}\×\mathrm{\ΔTP}\left|\right)-c_{3}M$

其中，M是用于确定位于第一NOx传感器下游的NOx传感器输出是否表示NOx或NH₃的衡量标准；∏ΔF是原料气NOx衰减期间的单位阶跃函数(ΔF＜0)；∏_η是SCR效率＜0期间内的单位阶跃函数；ΔTP是位于第一NOx传感器下游(例如SCR的下游)的TP NOx传感器输出的前向差分；c1是凭经验确定的校准系数，如果ΔF＜0并且SCR效率η＞0其大于零，否则c1等于零；c2是凭经验确定的校准系数，如果SCR效率η＜0其大于零，否则c2等于零；c3是凭经验确定的增益漂移，如果下游NOx传感器的输出小于下游NOx传感器的阈值水平并且M＜0，其大于零。

在一些示例中，系数c1可以是原料气NOx的增函数(例如dFGNOx/dt)，这样在较高负荷期间(例如车辆加速期间)可能性较高地确定NOx泄漏。可替代地，c1可以是增加的排气管NOx的函数。在其它示例中，c1可以是扭矩需求的导数的减函数，这样当驾驶员释放加速器踏板时c1增加。如果NOx泄漏，松开加速器踏板期间(例如释放加速器踏板)排气管NOx传感器的输出信号可迅速降低，这样可更加确定地估算NOx和NH₃。

上述算法使用确定的NH₃泄漏的情形(当排气管传感器读数大于原料气的值，η＜0时)来以较快速度(例如通过获取c2项)更新衡量标准，由此可确保汇集NH₃的泄漏状态。

最后，可能有NOx/NH₃泄漏状态从NH₃很快过渡为不存在泄漏的情况。在这样的情况中，可能没有机会纠正值M＜0的衡量标准(由于先前的NH₃泄漏)，因为ΔTP趋于0强迫0衡量标准更新率。对于这样的情况，引入通过漂移增益c3的纠正机制，其快速作用以将衡量标准值返回为0。在卷积原料气和排气管NOx信号之后，方法500前进至512。

在512中，方法500开始低存储NH₃探测器的运转。当期望的NOx转化较低并且不存在NH₃泄漏时，低存储NH₃探测器减小估算的NH₃存储量。低存储NH₃探测器描述为：

其中，

是通过低存储探测器确定的NH₃质量，

是通过NH₃存储模型确定的存储在SCR中的NH₃质量，λ是预先确定的用于更新探测器的增益系数，以及

是给定的SCR效率和测量的温度下的期望的最小NH₃存储量。在更新低存储NH₃存储探测器的输出后，方法500前进至514。

在514中，更新通过NH₃存储模型确定的SCR中存储的NH₃估算量。在一个示例中，根据下面的公式表述的模型估算SCR中的NH₃存储量：

$\frac{{\mathrm{dm}}_{{\mathrm{NH}}_3}^{\mathrm{stor}}}{\mathrm{dt}}=R_{\mathrm{ads}}-R_{\mathrm{des}}-R_{\mathrm{ox}}-R_{\mathrm{rer}}+\frac{{\stackrel{\·}{m}}_{{\mathrm{NH}}_3}^{\mathrm{in}}}{\mathrm{\τ}}$

其中，是通过模型确定的SCR中存储的NH₃的质量，R_ads是SCR的NH₃吸附率，R_des是SCR的NH₃脱附量，R_ox是SCR的NH₃氧化率，R_red是SCR的NH₃还原率，以及

是进入SCR的NH₃质量流速，并且τ是NH₃在SCR中的停留时间。需要指出的是模型中的每个R是通过阿仑尼乌斯(Arrhenius)方程定义的：

$R_{\mathrm{xx}}=k_{\mathrm{xx}}\exp (-\frac{E_{\mathrm{xx}}}{\mathrm{RT}})$

其中，R_xx是反应速率，k_xx是分子碰撞数，R是气体常数，E_a是活化能，以及T是开氏温度。

因此，可修正通过SCR的NH₃存储模型确定的SCR内当前的NH₃存储量以便调整当前和以后SCR中存储的NH₃估算量。修正根据SCR的NH₃模型的SCR中的NH₃存储量之后，方法500退出。

在508中，方法500启动高水平NH₃存储探测器。当SCR的效率比预先确定量低并且存在NH₃泄漏时，高水平NH₃探测器是调整对NH₃存储量的估算的基础。在一个示例中，根据下面的方程式表述的模型估算SCR中的NH₃存储量：

其中，

是基于基础NH₃存储模型(例如图中的202)计算的NH₃质量，

是通过高存储探测器确定的SCR内存储的NH₃的质量，λ是探测器增益，以及TSC是SCR的阈值存储能力。在一些示例中，探测器增益可以是限制在第一增益阈值水平与第二增益阈值水平之间的NH₃泄漏数量的综合量。在其它示例中，探测器增益可以与NH₃泄漏数量成比例。可凭经验确定TSC量，并且TSC量可表示为车辆行驶距离或运转时间的函数。更新高存储探测器NH₃存储的估算之后，方法500前进至514。

现在参考图6，显示了用于给SCR供应NH₃的控制器的框图。在602中，确定喷射至SCR的NH₃质量。在一个示例中，基于喷射器激活的时间量和描述给定温度和压力下流过喷射器的传递函数来确定NH₃质量。在其它示例中，可直接从基于发动机和SCR工况确定喷射至SCR中NH₃质量的方法中检索NH₃质量。例如，在620中确定了要喷射的NH₃的新质量之后，可更新喷射的NH₃质量。

在606中，探测器可确定SCR中NH₃的存储量。在一个示例中，探测器是图5中描述的形式。此外，探测器可包括多个基于SCR的不同工况修正SCR内的NH₃估算存储量的探测器。

在604中，模型估算SCR内的NH₃存储量。喷射给SCR的NH₃量、探测器的NH₃估算以及SCR的温度是模型估算SCR内NH₃存储量的基础。在一个示例中，估算SCR内的NH₃存储量的模型与图5中的514所描述的一样。模型输出估算的SCR内的NH₃存储量。在616中，从通过SCR的NH₃模型估算的NH₃质量中减去610中期望的SCR中存储的NH₃质量。结果是SCR中的NH₃存储量的误差。可凭经验确定期望的SCR中NH₃存储量。在一个示例中，期望的SCR中NH₃存储量存储在根据SCR温度和发动机工况(例如发动机转速和负荷)索引的表格中。

在612中，确定SCR的NOx效率。在一个示例中，根据图5中504中描述的方程式确定SCR的NOx效率。SCR的NOx效率可基于图1中显示的位于SCR的上游和下游的NOx传感器。可替代地，SCR的NOx效率可基于建模的NOx原料气和位于SCR下游的NOx传感器的输出。在618中，从来自612的SCR的NOx效率中减去来自614的期望的NOx效率。结果是SCR的NOx转化效率的误差。可凭经验确定期望的SCR的NOx转化效率。在一个示例中，期望的SCR的NOx转化效率存储在可根据SCR温度和发动机工况(例如发动机转速和负荷)索引的表格中。

在620中，来自616和618的误差量用于索引包含了基于NH₃存储误差和SCR的NOx效率误差的NH₃喷射质量的表格。表格输出喷射至SCR的NH₃的质量。准时将NH₃质量以给定的供应至喷射器的液体NH₃(尿素)的压力传递至喷射器。

在622中，通过给喷射器提供电压或电流控制信号使喷射器运转。该信号使喷射器打开并且将NH₃在SCR上游的位置释放至排气系统。在一个示例中，如图1所描述地定位喷射器。

在624中，与SCR结合的NH₃作用为将NOx还原为N₂和H₂O。可通过图1中描述的NOx传感器监测SCR的输入和输出。在可替代的示例中，NH₃传感器可位于SCR的下游。NOx传感器或NH₃传感器给612和606提供反馈。

这样，探测器616的输出能校正SCR中的NH₃估算存储量，这样可校正喷射给SCR的NH₃量。此外，探测器可配置用于在选择的对SCR中NH₃存储进行更精确的估算的可能性增加的时间内运转。

所以，图5和图6的方法提供了用于校正对SCR内存储的NH₃的估算的方法，包括：响应于NH₃泄漏的指示而校正SCR内NH₃的估算存储量；以及响应于校正的SCR内NH₃的估算存储量而调整给SCR运送的NH₃量。方法包括通过两个NOx传感器或通过NOx模型和NOx传感器而确定NH₃泄漏的指示。方法包括通过基于两个NOx传感器或基于NOx模型和NOx传感器的输出的SCR负效率而确定NH₃泄漏的指示。方法包括通过第一NOx传感器的输出和第二NOx传感器的输出之间的关联确定NH₃泄漏的指示。方法包括NH₃泄漏的指示基于NH₃传感器的输出。在另外一个示例中，方法包括将NH₃的存储量校正到阈值SCR存储能力，并且NH₃估算存储量的校正量基于综合的NH₃泄漏数量。方法包括当NH₃的指示存在的时间比预先确定的时间长时，校正NH₃的存储量。方法包括响应于来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏指示，基于探测器将SCR内NH₃的存储量上调至SCR的阈值NH₃存储能力。

此外，图5和图6的方法提供了对SCR内存储的NH₃的估算的校正，包括：基于期望的NH₃存储量校正SCR内的NH₃估算存储量，期望的存储量与SCR的效率与温度相关；响应于不存在穿过SCR的NH₃泄漏的指示以及穿过SCR泄漏的NH₃比阈值水平高的指示校正SCR内的NH₃估算存储量，通过至少一个NOx传感器提供不存在NH₃泄漏的指示和存在NOx泄漏；以及响应于校正的SCR内的NH₃估算存储量，调整运送给SCR的NH₃量。所以，无论是否有NH₃穿过SCR泄漏，该方法都能调整SCR内NH₃的估算存储量。该方法中，至少一个NOx传感器包括位于排气系统内SCR下游位置的NOx传感器，并且对SCR内NH₃的估算存储量的校正基于探测器，并进一步包括响应于NH₃穿过SCR泄漏的指示将SCR内NH₃的估算存储量校正到阈值存储能力。方法进一步包括估算和感应发动机原料气中的NOx，并进一步包括响应于NOx穿过SCR泄漏调整运送给SCR的NH₃量。该方法中，SCR的效率基于发动机原料气中的NOx和位于排气系统中SCR下游位置处的NOx传感器输出之间的差异。该方法中，不存在NH₃泄漏的指示基于原料气中的NOx和位于排气系统中SCR下游位置处的NOx传感器输出之间的差异超过阈值水平。该方法中，在选择的SCR工况期间执行响应于不存在来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示对SCR内的NH₃估算存储量的校正。该方法中，将响应于不存在来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示的SCR内的NH₃估算存储量调整至较小的NH₃估算量。该方法中，当不存在专用NH₃传感器时，将响应于不存在来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示的SCR内的NH₃估算存储量调整至较小的NH₃估算量。

图5和图6的方法也提供了对校正SCR内的NH₃估算存储量，包括：估算SCR内的NH₃存储量；响应于NH₃泄漏的指示而校正SCR内的NH₃估算存储量，通过一个或多个NOx传感器提供NH₃的指示；响应于校正的SCR内NH₃存储量而调整喷射给SCR的NH₃量。该方法中，响应于NH₃估算量减小而减小喷射给SCR的NH₃量，并且基于探测器校正NH₃估算量。该发动机系统中，探测器包括基于NH₃泄漏的数量的增益。该发动机系统中，探测器的输出基于期望NH₃存储量，期望NH₃存储量基于SCR效率。

如本领域内的一个普通技术人员所理解的，图5-6中描述的方法代表任意数量处理策略中的一个或多个，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的各个步骤和功能可以描述的顺序、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理顺序并非达到本文描述的目标、功能和优点所必需的，而提供用于说明和描述的方便。即使没有明确地描述，本领域内的普通技术人员可理解根据使用的特定策略可反复执行一个或多个描述的步骤、方法或功能。

总而言之，本领域技术人员阅读本说明书之后，可想到多种替代和变型而不背离描述的实质和范围。例如，可用天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运转的单缸、I2，I3，I4，I5，V6，V8，V10，V12和V16发动机可使用本发明来优化。

Claims (10)

1.一种用于校正对存储在SCR内的NH₃的估算的方法，包括：

响应于NH₃泄漏的指示而校正所述SCR内的NH₃估算存储量；以及

响应于所述校正的SCR内估算存储量而调整给所述SCR运送的NH₃量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NH₃泄漏的指示通过两个NOx传感器的输出或者NOx模型和NOx传感器的输出而确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述NH₃泄漏的指示通过基于所述两个NOx传感器输出或者基于所述NOx模型和所述NOx传感器输出的SCR负效率确定。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述NH₃泄漏的指示通过第一NOx传感器的输出和第二NOx传感器的输出之间的关联而确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述NH₃泄漏的指示基于NH₃传感器的输出。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述NH₃的存储量校正到阈值SCR存储能力，并且所述NH₃的估算存储量的校正量基于综合的NH₃泄漏数量。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述NH₃指示存在的时间比预先确定的时间量长时，校正所述的NH₃存储量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于来自至少一个NOx传感器的NH₃泄漏的指示基于探测器将所述SCR内的NH₃的估算存储量上调至SCR的阈值NH₃存储能力。

9.一种用于校正对SCR内存储的NH3的估算的方法，包括：

基于期望的NH₃存储量而校正所述SCR内的NH₃估算存储量，所述期望的NH₃存储量与所述SCR的效率和温度相关，响应于不存在NH₃穿过所述SCR泄漏的指示和穿过所述SCR泄漏的NOx比阈值水平高的指示而校正所述NH₃的估算存储量，通过至少一个NO_X传感器提供不存在NH₃泄漏的指示和存在NO_X泄漏；并且响应于所述校正的SCR内NH₃的估算存储量而调整运送给所述SCR的NH₃量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个NOx传感器包括位于排气系统内所述SCR的下游位置的NOx传感器，并且对所述SCR内NH₃的估算存储量的校正基于探测器，并且进一步包括响应于NH₃泄漏穿过所述SCR的指示将所述SCR内NH₃的估算存储量校正至阈值存储能力。

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